郑州大学：《计算机网络》课程电子教案（课件讲稿）第4章 网络层

第4章网络层 ■4.1网络层的重要概念 ■4.2网际协议P ■4.3地址解析协议ARP 4.4IP转发分组的流程 ■4.5 无分类的P地址 ■4.6互联网的路由选择协议 ■4.7网际控制报文协议ICMP 4.8IP多播 ■4.91Pv6 ■4.10虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT

第 4 章 网络层  4.1 网络层的重要概念  4.2 网际协议IP  4.3 地址解析协议ARP  4.4 IP转发分组的流程  4.5 无分类的IP地址  4.6 互联网的路由选择协议  4.7 网际控制报文协议ICMP  4.8 IP多播  4.9 IPv6  4.10 虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT

4.1网络层的重要概念 在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供 怎样的服务（“面向连接”还是“无连接”) 曾引起了长期的争论。 争论焦点的实质就是：在计算机通信中，可靠 交付应当由谁来负责？是网络还是端系统？

4.1 网络层的重要 概念  在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供 怎样的服务（“面向连接”还是“无连接”） 曾引起了长期的争论。  争论焦点的实质就是：在计算机通信中，可靠 交付应当由谁来负责？是网络还是端系统？

4.1.1尽最大努力交付 一种观点：让网络负责可靠交付 电信网提供端到端的可靠传输服务 电信网 这是电信网的观点

一种观点：让网络负责可靠交付 电信网 电信网提供端到端的可靠传输服务 这是电信网的观点 4.1.1 尽最大努力交付

另一种观点：网络提供数据报服移， 互联网的先驱者提出了一种崭新的网络设计思路。 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努 力交付的数据报服务。 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组 (即P数据报)独立发送，与其前后的分组无关（不 进行编号) 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能 出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然 也不保证分组传送的时限

另一种观点：网络提供数据报服务  互联网的先驱者提出了一种崭新的网络设计思路。  网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努 力交付的数据报服务。  网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组 （即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不 进行编号）。  网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能 出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然 也不保证分组传送的时限

互联网的设计思路 由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，这就使 网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉 (与电信网的交换机相比较) 如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可 靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠交付 (包括差错处理、流量控制等) 采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低， 运行方式灵活，能够适应多种应用 互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采用 这种设计思路的正确性

互联网的设计思路  由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，这就使 网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉 （与电信网的交换机相比较）。  如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可 靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠交付 （包括差错处理、流量控制等） 。  采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低， 运行方式灵活，能够适应多种应用。  互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采用 这种设计思路的正确性

数据报服务的特点 应用层 运输层 H IP数据报 H2 应用层 运输层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 物理层 丢失 物理层 H1发送给H2的分组可能沿着不同路径传送

数据报服务的特点 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 H1 H2 IP 数据报 丢失 H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送

4.1.2虚拟互连网络 将网络互连并能够互相通信，会遇到许多问题需要解决。 如何将网络互相连接起来？

4.1.2 虚拟互连网络  将网络互连并能够互相通信，会遇到许多问题需要解决。 如何将网络互相连接起来？

互连网络与虚拟互连网络 路由器 飞网络 网络 虚拟互连网络 人网络 (互联网) 网络 网络 (a)互连网络 (b)虚拟互连网络 IP网的概念

互连网络与虚拟互连网络 网络 网络 网络 网络 网络 (a) 互连网络 路由器 (b) 虚拟互连网络 虚拟互连网络 （互联网） IP网的概念

虚拟互连网络的意义 所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就 是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在 的，但是我们利用P协议就可以使这些性能各异的网 络从用户看起来好像是一个统一的网络。 使用IP协议的虚拟互连网络可简称为P网。 使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行 通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互 连的各具体的网络异构细节。 如果在这种覆盖全球的IP网的上层使用TCP协议，那 么就是现在的互联网(Internet)

虚拟互连网络的意义  所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就 是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在 的，但是我们利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网 络从用户看起来好像是一个统一的网络。  使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。  使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行 通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互 连的各具体的网络异构细节。  如果在这种覆盖全球的IP网的上层使用TCP协议，那 么就是现在的互联网(Internet)

H 分组在互联网中的传送 5 4 R R2 R3 3 3 3 2 2 2 2 22 1 1 主机 R 间接交付 间接交付 间接交付 间接交付 互联网 可以由 间接交付 多种异 直接交付 R5 3 3 构网络 H2 2 互连组 主机 5 4 成。 H2 3 2 1

5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主机 H1 主机 H2 R1 R4 R5 R2 R3 R1 R2 R3 H1 R5 H2 R4 间接交付 间接交付 间接交付 间接交付 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 分组在互联网中的传送 互联网 可以由 多种异 构网络 互连组 成